【正文】 華中科技大學(xué)文華學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目：基于matlab的電力系統(tǒng)潮流 仿真計(jì)算 學(xué) 生 姓 名： 學(xué)號(hào)：學(xué) 部 （系）： 專(zhuān) 業(yè) 年 級(jí)： 指 導(dǎo) 教 師： 職稱(chēng)或?qū)W位： 碩士 2010 年 5 月 22日29 / 31目 錄摘要 1關(guān)鍵詞 1Abstract 2Key Words 2前言 31 電力系統(tǒng)潮流計(jì)算概述 4 電力系統(tǒng)概述 4 潮流計(jì)算介紹 4 國(guó)內(nèi)用得較多的幾種潮流計(jì)算軟件簡(jiǎn)介 52 潮流計(jì)算的數(shù)學(xué)模型 6 導(dǎo)納矩陣的原理及計(jì)算方法 6 自導(dǎo)納和互導(dǎo)納的確定方法 6 節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣的性質(zhì)及意義 6 非標(biāo)準(zhǔn)變比變壓器等值電路 8 潮流計(jì)算的基本方程 9 電力系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)分類(lèi) 11 潮流計(jì)算的約束條件 123 牛頓－拉夫遜法概述 13 牛頓拉夫遜法基本原理 13 牛頓拉夫遜法潮流求解過(guò)程 14 牛頓—拉夫遜法的程序框圖 174 潮流仿真程序 19 Matlab簡(jiǎn)介 19 矩陣的運(yùn)算 19 牛頓—拉夫遜法潮流計(jì)算程序 20結(jié)束語(yǔ) 21參考文獻(xiàn) 22致謝 23附錄 24 基于matlab的電力系統(tǒng)潮流仿真計(jì)算摘 要傳統(tǒng)的潮流計(jì)算程序缺乏圖形用戶(hù)界面，結(jié)果顯示不直觀，難于與其他分析功能集成。網(wǎng)絡(luò)原始數(shù)據(jù)輸入工作量大且易于出錯(cuò)。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，MICROSOFT WINDOWS操作系統(tǒng)早已被大家所熟悉，其友好的圖形用戶(hù)界面已成為PC機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)，而DOS操作系統(tǒng)下的應(yīng)用程序因其界面不夠友好，開(kāi)發(fā)具有WINDOWS風(fēng)格界面的電力系統(tǒng)分析軟件已成為當(dāng)前的主流趨勢(shì)。另外，傳統(tǒng)的程序設(shè)計(jì)方法是結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)方法，該方法基于功能分解，把整個(gè)軟件工程看作是一個(gè)個(gè)對(duì)象的組合，由于對(duì)某個(gè)特定問(wèn)題域來(lái)說(shuō)，該對(duì)象組成基本不變，因此，這種基于對(duì)象分解方法設(shè)計(jì)的軟件結(jié)構(gòu)上比較穩(wěn)定，易于維護(hù)和擴(kuò)充。 本文介紹了圖形化潮流計(jì)算軟件的開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)思想和總體結(jié)構(gòu)，闡述了該軟件所具備的功能和特點(diǎn)。結(jié)合電力系統(tǒng)的特點(diǎn)，軟件采用 MATLAB語(yǔ)言運(yùn)行于WINDOWS操作系統(tǒng)的圖形化潮流計(jì)算軟件。本系統(tǒng)的主要特點(diǎn)是操作簡(jiǎn)單，圖形界面直觀。計(jì)算中，算法做了一些改進(jìn)，提高了計(jì)算速度。關(guān)鍵詞：電力系統(tǒng)潮流仿真計(jì)算；牛頓—拉夫遜法潮流計(jì)算； MATLABThe Power Flow Simulation of Power System Based on MATLABAbstractThe lack of traditional power flow calculation program graphical user interface, results are not intuitive, difficult to integrate with other analysis functions. Network raw data input work load and errorprone. With the rapid development of puter technology, microsoft windows operating system has long been familiar to all of its friendly graphical user interface has bee a standard PC, while the DOS operating system applications because the interface is not friendly enough to develop a style of interface, windows power system analysis software has bee the main trend. In addition, the Cheng Xu traditional design methods of structural design of procedures, the method is based on functional deposition, the entire software Gongchengkanzuo is a one object Zu He, You Yu right Mouge specific problem domain terms, the basic Bubian of objects, Therefore, this deposition method based on object design software more stable structure, easy maintenance and expansion. This article describes the graphical flow calculation software design and the overall structure and describes the software functions and features available. Combine the characteristics of power system software using windows language operating system running on a windows graphical power flow calculation software. The main features of this system is simple and intuitive graphical interface, stable operation. Calculated accurately. Calculation, the algorithm made some improvements, improve the speed, each class has to make programs effective package has good modularity. Maintainability and reusability.Key Words： Power Flow Simulation；Newton Raphson power flow ； matlab前 言 潮流計(jì)算是在給定電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、參數(shù)和決定系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的邊界條件的情況下確定系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)運(yùn)行狀態(tài)的一種基本方法，是電力系統(tǒng)規(guī)劃和運(yùn)營(yíng)中不可缺少的一個(gè)重要組成部分?？梢哉f(shuō)，它是電力系統(tǒng)分析中最基本、最重要的計(jì)算，是系統(tǒng)安全、經(jīng)濟(jì)分析和實(shí)時(shí)控制與調(diào)度的基礎(chǔ)。是電力系統(tǒng)研究人員長(zhǎng)期研究的一個(gè)課題。MATLAB自1980年問(wèn)世以來(lái)，它的強(qiáng)大的矩陣處理功能給電力系統(tǒng)的分析、計(jì)算帶來(lái)許多方便。在處理潮流計(jì)算時(shí)，其計(jì)算機(jī)軟件的速度已無(wú)法滿(mǎn)足大電網(wǎng)模擬和實(shí)時(shí)控制的仿真要求，而高效的潮流問(wèn)題相關(guān)軟件的研究已成為大規(guī)模電力系統(tǒng)仿真計(jì)算的關(guān)鍵。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展和成熟，對(duì)MATLAB潮流計(jì)算的研究為快速、詳細(xì)地解決大電網(wǎng)的計(jì)算問(wèn)題開(kāi)辟了新思路。電力系統(tǒng)潮流計(jì)算是電力系統(tǒng)分析中的一種最基本的計(jì)算，是對(duì)復(fù)雜電力系統(tǒng)正常和故障條件下穩(wěn)態(tài)運(yùn)行狀態(tài)的計(jì)算。潮流計(jì)算的目標(biāo)是求取電力系統(tǒng)在給定運(yùn)行狀態(tài)的計(jì)算。即節(jié)點(diǎn)電壓和功率分布，用以檢查系統(tǒng)各元件是否過(guò)負(fù)荷。各點(diǎn)電壓是否滿(mǎn)足要求，功率的分布和分配是否合理以及功率損耗等。對(duì)現(xiàn)有電力系統(tǒng)的運(yùn)行和擴(kuò)建，對(duì)新的電力系統(tǒng)進(jìn)行規(guī)劃設(shè)計(jì)以及對(duì)電力系統(tǒng)進(jìn)行靜態(tài)和暫態(tài)穩(wěn)定分析都是以潮流計(jì)算為基礎(chǔ)。潮流計(jì)算結(jié)果可用如電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)研究，安全估計(jì)或最優(yōu)潮流等對(duì)潮流計(jì)算的模型和方法有直接影響。在用數(shù)字計(jì)算機(jī)解電力系統(tǒng)潮流問(wèn)題的開(kāi)始階段，普遍采取以節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣為基礎(chǔ)的逐次代入法。這個(gè)方法的原理比較簡(jiǎn)單，要求的數(shù)字計(jì)算機(jī)內(nèi)存量比較下，適應(yīng)50年代電子計(jì)算機(jī)制造水平和當(dāng)時(shí)電力系統(tǒng)理論水平。但它的收斂性較差，當(dāng)系統(tǒng)規(guī)模變大時(shí)，迭代次數(shù)急劇上升，在計(jì)算中往往出現(xiàn)迭代不收斂的情況。這就迫使電力系統(tǒng)計(jì)算人員轉(zhuǎn)向以阻抗矩陣為基礎(chǔ)的逐次代入法。阻抗法改善了系統(tǒng)潮流計(jì)算問(wèn)題的收斂性，解決了導(dǎo)納法無(wú)法求解的一些系統(tǒng)的潮流計(jì)算，在60年代獲得了廣泛的應(yīng)用。阻抗法的主要缺點(diǎn)是占用計(jì)算機(jī)內(nèi)存大，每次迭代的計(jì)算量大。當(dāng)系統(tǒng)不斷擴(kuò)大時(shí)，這些缺點(diǎn)就更加突出。為了克服阻抗法在內(nèi)存和速度方面的缺點(diǎn)，60年代中期發(fā)展了以阻抗矩陣為基礎(chǔ)的分塊阻抗法。這個(gè)方法把一個(gè)大系統(tǒng)分割為幾個(gè)小的地區(qū)系統(tǒng)，在計(jì)算機(jī)內(nèi)只需要存儲(chǔ)各個(gè)地區(qū)系統(tǒng)的阻抗矩陣及它們之間聯(lián)絡(luò)線的阻抗，這樣不僅大幅度地節(jié)省了內(nèi)存容量，同時(shí)也提高了計(jì)算速度?？朔杩狗ㄈ秉c(diǎn)的另一途徑是采用牛頓拉夫遜法。這是數(shù)學(xué)中解決非線性方程式的典型方法，有較好的收斂性。在解決電力系統(tǒng)潮流計(jì)算問(wèn)題時(shí)，是以導(dǎo)納矩陣為基礎(chǔ)的，因此，只要我們能在迭代過(guò)程中盡可能保持方程式系數(shù)矩陣的稀疏性，就可以大大提高牛頓法潮流程序的效率。自從60年代中期，在牛頓法中利用了最佳順序消去法以后，牛頓法在收斂性。內(nèi)存要求。速度方面都超過(guò)了阻抗法，成為60年代末期以后廣泛采用的優(yōu)秀方法。 1 電力系統(tǒng)潮流計(jì)算概述 電力系統(tǒng)概述電力工業(yè)發(fā)展初期，電能是直接在用戶(hù)附近的發(fā)電站(或稱(chēng)發(fā)電廠)中生產(chǎn)的，各發(fā)電站孤立運(yùn)行。隨著工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和城市的發(fā)展，電能的需要量迅速增加，而熱能資源(如煤田)和水能資源豐富的地區(qū)又往往遠(yuǎn)離用電比較集中的城市和工礦區(qū)，為了解決這個(gè)矛盾，就需要在動(dòng)力資源豐富的地區(qū)建立大型發(fā)電站，然后將電能遠(yuǎn)距離輸送給電力用戶(hù)。同時(shí)，為了提高供電可靠性以及資源利用的綜合經(jīng)濟(jì)性，又把許多分散的各種形式的發(fā)電站，通過(guò)送電線路和變電所聯(lián)系起來(lái)。這種由發(fā)電機(jī)、升壓和降壓變電所，送電線路以及用電設(shè)備有機(jī)連接起來(lái)的整體，即稱(chēng)為電力系統(tǒng)?，F(xiàn)代電力系統(tǒng)提出了“靈活交流輸電與新型直流輸電”的概念。靈活交流輸電技術(shù)是